Notebook of Scientific Culture Laboratorium Bergara Zientzia Museoa
Cristalografie (12): In vino veritas
Potrivit mitologiei grecești, însuși zeul Dionis a coborât din Muntele Olimp pentru a-i învăța pe oameni să facă vin. Conform arheologiei moderne, această descendență, dacă ar fi existat, ar fi avut loc în Asia Mică (în ceea ce este acum estul Turciei) acum aproximativ 7.000 de ani. Împreună cu arta vinului, Dionis a donat un alt cadou care a trecut mult timp fără a fi recunoscut ca atare, tătarul, care se află în partea de jos a amforelor și, astăzi, a butoaielor de vin.
Atât Lucretius, cât și Pliniu cel Bătrân erau familiarizați cu Tartarus. Ceea ce știm acum că este tartrat de potasiu acid (formal tartrat de potasiu și hidrogen) a fost descris ca fiind acru în gust și arzând cu o flacără purpurie, în plus față de furnizarea de rețete pentru o duzină de remedii care îl conțineau.
A fost studiat mai detaliat în Evul Mediu. Alchimistul persan Abū Mūsa Ŷābir ibn Hayyan al-Āzdī (cunoscut în Europa sub numele de Geber) a fost primul care a înregistrat în scris, în jurul anului 800 d.Hr., că tartrul este o sare și acid tartric izolat (și o mulțime de alți compuși organici, dar asta este o altă poveste) deși nu cu multă puritate. A fost nevoie de 1769 pentru a obține acid tartric chimic pur, ceea ce a făcut Carl Wilhelm Scheele (împreună cu un număr bun de compuși organici). Compusul a fost utilizat la fabricarea produselor cosmetice și a remediilor medicinale, cum ar fi sarea La Rochelle sau tartrul emetic, astfel încât multe fabrici de vinuri au devenit fabrici de facto de acid tartric.
În jurul anului 1818, Paul Kestner, un producător de tartru din Thann (Franța) a realizat că, pe lângă acidul tartric, o cantitate mică de cristale din ceea ce arăta ca o altă substanță a fost produsă în butoaie. La început s-a gândit că ar putea fi acid oxalic; Cu toate acestea, în scurt timp și-a dat seama că este ceva nou și a început să-l producă în cantități mai mari prin fierberea soluțiilor saturate de acid tartric. În 1826, complet convins că este ceva necunoscut științei, a decis să ducă o probă la Gay-Lussac, care, după experimente repetate, a ajuns la concluzia că formula sa era C4H6O6, la fel ca acidul tartric. El a numit acest nou compus acid racemic (din latinesc racemus, adică ciorchine de struguri).
Diferențele chimice dintre acizii tartarici și racemici (și între sărurile lor, tartrații și racemații) au fost mici, dar suficient pentru a fi chimiți intrigați. Acesta a fost unul dintre cazurile cunoscute de izomerism la acea vreme; de asemenea, multe dintre sărurile celor doi acizi erau izomorfe.
Un aspect important în importanța pe care acești acizi au ajuns să o aibă în dezvoltarea științei a fost costul scăzut și ușurința de a le obține la un moment dat, la începutul secolului al XIX-lea, când industria chimică era la început și pură din punct de vedere chimic. produsele erau o raritate. În plus, racematele și tartratele au fost foarte ușor de preparat și obținerea cristalelor de dimensiuni apreciabile nu a fost deloc complicată. Prin urmare, a fost sistemul perfect în care să se studieze două concepte noi care nu au fost pe deplin înțelese și că au existat indicii că acestea ar putea fi legate: izomerism și izomorfism.
În anii de după 1830 Biot a măsurat activitatea optică a acidului tartric și a sărurilor sale (toate dreptaci); racemicii și ai săi erau optic inactivi. Berzelius, hotărât să găsească o explicație pentru fenomen, l-a îndemnat pe Mitscherlich, deja autoritate în chimia cristalină, să studieze simetria tartratilor și racemaților.
Mitscherlich a confirmat descoperirile lui Biot, tartricul și sărurile sale erau toate dextrorotatoare și cristalele sale hemiedrice; racemicul și al lor inactiv din punct de vedere optic și cristalele lor holoedrice. Au existat două săruri care nu au respectat aceste reguli generale: tartrat de sodiu amoniu și racemat de sodiu amoniu, care au format cristale identice, dar cu activitate optică de semn opus. Mitscherlich a fost atât de confuz de acest fapt, încât nu a putut găsi o explicație, încât nu și-a publicat rezultatele în mai mult de un deceniu. Ar face acest lucru abia în 1844, după ce Frédéric Hervé de la Provostaye a publicat un studiu similar în 1841.
Misterul va fi rezolvat în 1848 de un tânăr și necunoscut profesor din Dijon, recent doctorat, Louis Pasteur.
Referințe generale despre istoria cristalografiei:
[1] Wikipedia (legată în text)
[3] Molčanov K. și Stilinović V. (2013). Crystalography Chemical before X-ray Diffraction., Angewandte Chemie (ed. Internațională în limba engleză), PMID: 24065378
[4] Lalena J.N. (2006). De la cuarț la cvasicristale: sondarea tiparelor geometrice ale naturii în substanțe cristaline, Crystallography Reviews, 12 (2) 125-180. DOI: 10.1080/08893110600838528
[5] Kubbinga H. (2012). Cristalografie de la Haüy la Laue: controverse cu privire la natura moleculară și atomistică a solidelor, Zeitschrift für Kristallographie, 227 (1) 1-26. DOI: 10.1524/zkri.2012.1459